DE3344469A1 - Drilling aids - Google Patents
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Abstract
Description
Hilfsmittel für BohrungenTools for drilling
Die Erfindung betrifft die Verwendung von speziellen Polymeren als Hilfsmittel für Bohrlochspülungen.The invention relates to the use of special polymers as Aids for borehole flushing.
Es ist bekannt, als Bohrspülmittel für Erdöl- und Erdgas-Tiefbohrungen z.B. wäßrige Tonsuspensionen zu verwenden.It is known as a drilling fluid for deep oil and natural gas wells e.g. to use aqueous clay suspensions.
Die Eigenschaften solcher Bohrschlämme können jedoch bei tiefen Bohrlöchern mit hohen Temperaturen oder bei Zusammentreffen mit salinen Gewässern instabil werden, wobei es zur Agglomerisation des Tons (Bentonit), verbunden mit einer Verschlechterung der Spüleigenschaften kommt. Zur Stabilisierung solcher Bohrschlämme werden diesen Additive zugesetzt, z.B. Lignosulfonate, Celluloseether wie Carboxymethylcellulose und Polymere der Acrylsäure und des Acrylamids (z.B. G.R. Gray et al., Composition and Properties of Oil well drilling Fluides, Gulf Publishing Company, 1979, S. 164-177; US-PS 4 036 660).The properties of such drilling muds can, however, be reduced in the case of deep boreholes become unstable at high temperatures or when encountering saline waters, whereby there is agglomeration of clay (bentonite), associated with deterioration the dishwashing properties. To stabilize such drilling mud, these Additives added, e.g. lignosulfonates, cellulose ethers such as carboxymethyl cellulose and polymers of acrylic acid and acrylamide (e.g. G.R. Gray et al., Composition and Properties of Oil well drilling Fluides, Gulf Publishing Company, 1979, pp. 164-177; U.S. Patent 4,036,660).
Jedoch sind solche carboxylgruppen-enthaltenden Polymere gegenüber hohen Salzkonzentrationen, insbesondere Erdalkali-Ionen, empfindlich. Polysaccharid-Derivate können insbesondere durch Einwirkung höherer Temperaturen abgebaut werden und damit ihre Wirksamkeit verlieren.However, such carboxyl group-containing polymers are opposed sensitive to high salt concentrations, especially alkaline earth ions. Polysaccharide derivatives can especially degraded by exposure to higher temperatures and thus lose their effectiveness.
Die Zugabe organischer Verbindungen zu Bohrlochspülmitteln soll einerseits die Fließeigenschaften der Bohrschlämme verbessern, d.h. die Viskosität der Bohrspülmittel verringern und andererseits die Wasserabgabe aus den Schlämmen verhindern. Die vorstehend genannten Verbindungen können daher in der Regel nur in Kombinationen miteinander eingesetzt werden, da jede für sich nicht alle Anforderungen erfüllt.The addition of organic compounds to borehole flushing agents should on the one hand Improve the flow properties of the drilling mud, i.e. the viscosity of the drilling fluid and on the other hand prevent the release of water from the sludge. The above The compounds mentioned can therefore generally only be used in combinations with one another can be used, as each of them does not meet all requirements.
Es wurde nun gefunden, daß Polymerisate, die aromatische Sulfonsäuregruppen bzw. deren Salzform enthalten, beide Effekte in sich vereinigen.It has now been found that polymers containing aromatic sulfonic acid groups or contain their salt form, combine both effects.
Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung von Polymerisaten, die aus polymeren Methylenketten mit aromatischen Sulfonsäuregruppen der Formeln (I) und (II) in welchen R für gegebenenfalls mit Halogen wie Chlor und Bromo C1 -C 4-Alkyl und Sulfongruppen substituiertes Phenylen oder Naphthylen, R1 für Wasserstoff, C1-C10-Alkyl, das gegebenenfalls mit OH-Gruppen substituiert sein kann, 3 R2 für Wasserstoff, -NH2, -NR3 wobei R für H, C1-C4 -Alkyl steht und M# für ein Alkaliion wie Li , Na , K+, 1/2 Erdalkaliion wie Mg²+, Ca²+, Ba²+ oder ein Aminsalz wie 3 NR4 # steht, bestehen, als Hilfsmittel für Bohrlochspülungen.The invention therefore relates to the use of polymers consisting of polymeric methylene chains with aromatic sulfonic acid groups of the formulas (I) and (II) in which R stands for phenylene or naphthylene optionally substituted with halogen such as chlorine and bromo C1 -C 4 -alkyl and sulfonic groups, R1 for hydrogen, C1-C10-alkyl, which can optionally be substituted with OH groups, 3 R2 for hydrogen, - NH2, -NR3 where R stands for H, C1-C4 -alkyl and M # stands for an alkali ion such as Li, Na, K +, 1/2 alkaline earth metal ion such as Mg² +, Ca² +, Ba² + or an amine salt such as 3 NR4 #, exist as an aid for borehole flushing.
Die erfindungsgemäß verwendbaren Polymeren besitzen im allgemeinen mittlere Molekulargewichte,die größer sind als 5000, vorzugsweise Molekulargewichte von 20.000 -500.000.The polymers which can be used according to the invention generally have mean molecular weights which are greater than 5000, preferably molecular weights from 20,000 -500,000.
Die erfindungsgemäß verwendbaren Polymeren tragen aromatische Sulfonsäuregruppen. Diese Sulfonsäuregruppen können als freie Säuregruppen -SO3H oder als Salze -SO3 M vorliegen. Sie können über Amidbindungen (Formel I) oder Imidbindungen (Formel II) an das Polymere gebunden sein.The polymers which can be used according to the invention carry aromatic sulfonic acid groups. These sulfonic acid groups can be used as free acid groups -SO3H or as salts -SO3 M exist. You can use amide bonds (formula I) or imide bonds (formula II) be bound to the polymer.
Die Herstellung erfindungsgemäß verwendbarer Polymerisate kann z.B. durch Umsetzung von Maleinsäureanhydrid(co)polymeren oder Maleinsäureester(co)polymeren beispielsweise mit Monoaminosulfonsäuren erfolgen. So können z.B. aus Copolymeren des Ethylens und Styrols mit Maleinsäureanhydrid bzw. Maleinsäure(halb)estern durch Umsetzen mit Monomerensulfonsäuren für die erfindungsgemäße Verwendung vorzugsweise geeignete Produkte erhalten werden.The preparation of polymers which can be used according to the invention can e.g. by converting maleic anhydride (co) polymers or maleic acid ester (co) polymers for example with monoaminosulfonic acids. For example, from copolymers of ethylene and styrene with maleic anhydride or maleic acid (semi) esters Reaction with monomer sulfonic acids for the use according to the invention is preferred suitable products can be obtained.
Die Herstellung der Maleinsäureanhydrid bzw. Maleinsäurehalbester-(Co)polymerisate kann nach bekannten Verfahren erfolgen, z.B. durch Copolymerisation des Maleinsäureanhydrids oder der Maleinsäurehalbester in Lösungsmitteln oder durch nachträgliche Veresterung der Copolymerisate zu Halbestern oder Diestern, wie z.B. in Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Band XIV, 1, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1961, beschrieben.The production of maleic anhydride or maleic acid half-ester (co) polymers can be carried out by known methods, for example by copolymerization of maleic anhydride or the maleic acid half-ester in solvents or by subsequent esterification the copolymers to form half-esters or diesters, such as in Houben-Weyl, methods der Organic Chemie, Volume XIV, 1, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1961, described.
Es können sowohl Polymere des Maleinsäureanhydrids bzw.Both polymers of maleic anhydride or
der (Halb)ester als auch Copolymere des Maleinsäureanhydrids bzw. der (Halb)ester mit anderen Vinylverbindungen, wie Vinylacetat, Styrol, Isobutylen, Vinylether, Ethylen oder Propylen vorzugsweise mit Ethylen, Propylen, Isobutylen und Styrol verwendet werden.the (half) ester as well as copolymers of maleic anhydride or the (half) ester with other vinyl compounds such as vinyl acetate, styrene, isobutylene, Vinyl ether, ethylene or propylene, preferably with ethylene, propylene, isobutylene and styrene can be used.
Vorzugsweise sind von den Anhydrid- bzw. Halbester-Gruppen der (Co)polymeren bis zu 90 % mit aromatischen Aminosulfosäuren umgesetzt worden.Of the anhydride or half-ester groups, preference is given to the (co) polymers up to 90% have been converted with aromatic aminosulfonic acids.
Die erfindungsgemäßen Polymeren können gegebenenfalls bis zu 50 % Ester- oder Carboxyl-Gruppen enthalten.The polymers according to the invention can optionally contain up to 50% Contain ester or carboxyl groups.
Die erfindungsgemäß verwendbaren Polymeren enthalten Sulfonsäuregruppen. Diese liegen vorzugsweise in Form ihrer wasserlöslichen Salze, z.B. als Alkali- oder Amin-bzw. Ammoniumsalze vor.The polymers which can be used according to the invention contain sulfonic acid groups. These are preferably in the form of their water-soluble salts, e.g. as alkali or amine or. Ammonium salts.
Die Umsetzung der (Co)polymeren mit Aminosulfosäuren bzw. deren Salzen kann in organischen Lösungsmitteln-oder im wäßrigen Milieu vorzugsweise bei Temperaturen von 20 bis 1000C erfolgen. Höhere Temperaturen bis 200"C werden dann bevorzugt, wenn man vorwiegend Imidstrukturen erhalten will.The implementation of (co) polymers with aminosulfonic acids or their salts can in organic solvents or in an aqueous medium, preferably at temperatures from 20 to 1000C. Higher temperatures up to 200 "C are then preferred, if you want to get predominantly imide structures.
Als aromatische Aminosulfosäuren sind z.B. vorzugsweise Sulfanilsäure oder Monoaminonaphthalin-Mono- oder Disulfosäuren geeignet.As the aromatic aminosulfonic acid, for example, sulfanilic acid is preferred or monoaminonaphthalene mono- or disulfonic acids are suitable.
Beispiel 1 In einem 2 Liter-Rührkolben mit Innenthermometer und Tropftrichter werden 126 Gew.-Teile eines alternierenden Copolymerisates aus Ethylen und Maleinsäureanhydrid mit einem mittleren Molgewicht von 100.000 in 800 Gew.-Teilen Aceton gelöst. Separat wird eine konzentrierte wäßrige Lösung von Sulfanilsäure-K-Salz bereitet, indem man zu einer Suspension von 173 Gew.-Teilen Sulfanilsäure, 300 Gew.-Teilen Wasser bei 500C unter Rühren portionsweise 69 Gew.-Teile wasserfreies Kaliumcarbonat einträgt. Die entstandene 500C warme Lösung wird innerhalb von 60 Minuten zu der ebenfalls auf 500C erhitzten Lösung des Ethylen-Maleinsäureanhydridcopolymeren in Aceton getropft. Es wird 2 Stunden bei 500C nachgerührt.Example 1 In a 2 liter stirred flask with internal thermometer and dropping funnel are 126 parts by weight of an alternating copolymer of ethylene and maleic anhydride with an average molecular weight of 100,000 dissolved in 800 parts by weight of acetone. Separately a concentrated aqueous solution of sulfanilic acid K salt is prepared by adding to a suspension of 173 parts by weight of sulfanilic acid, 300 parts by weight of water introduces 69 parts by weight of anhydrous potassium carbonate in portions at 50 ° C. with stirring. The resulting 500C warm solution becomes the same within 60 minutes The solution of the ethylene-maleic anhydride copolymer in acetone, heated to 500C, was added dropwise. The mixture is subsequently stirred at 50 ° C. for 2 hours.
Der klumpige, leicht schmierige Ausfall wird nach Abziehen des überstehenden Lösungsmittels 30 Minuten mit 1000 Gew.-Teilen Aceton bei 250C ausgerührt und bei 600C getrocknet. Nach Mahlung in einer Schlagmühle und nochmaliger Trocknung bei 600C erhält man 305 Gew.-Teile eines körnigen Produktes. Nach 48 stündiger Dialyse in Wasser hatte das Produkt einen Schwefelgehalt von 8,1 %.The lumpy, slightly greasy dropout will be after peeling off the protruding Solvent stirred for 30 minutes with 1000 parts by weight of acetone at 250C and at 600C dried. After grinding in a hammer mill and drying again 600C, 305 parts by weight of a granular product are obtained. After 48 hours of dialysis in water the product had a sulfur content of 8.1%.
Beispiel 2 Gemäß Beispiel 1 werden 202 Gew.-Teile eines alternierenden Copolymerisates aus Styrol und Maleinsäureanhydrid mit einem mittleren Molgewicht von 70.000, gelöst in 1600 Gew.-Teilen Aceton umgesetzt. Nach Trocknung und Mahlung erhält man 382 Gew.-Teile Umsetzungsprodukt.Example 2 According to Example 1, 202 parts by weight of an alternating Copolymer of styrene and maleic anhydride with an average molecular weight of 70,000 dissolved in 1,600 parts by weight of acetone. After drying and grinding 382 parts by weight of reaction product are obtained.
Beispiel 3 Gemäß Beispiel 1 werden 140 Gew.-Teile eines alternierenden Copolymerisates aus Propylen und Maliensäureanhydrid mit einem mittleren Molgewicht von 50.000 in 2000 Gew.-Teilen Aceton gelöst und umgesetzt. Man erhält 340 Gew -Teile an getrocknetem Umsetzungsprodukt.Example 3 According to Example 1, 140 parts by weight of an alternating Copolymer of propylene and maleic anhydride with an average molecular weight of 50,000 dissolved in 2000 parts by weight of acetone and reacted. 340 parts by weight are obtained of dried reaction product.
Beispiel 4 In einem 3 1 - Rührgefäß mit Innenthermometer werden 195 Gew.-Teile Sulfanilsäure-Na-Salz bei 900C unter Rühren in 2000 Gew.-Teilen Wasser gelöst. In die klare Lösung gibt man innerhalb von 15 Minuten p rtionsweise 126 Gew.-Teile eines alternierenden Copolymerisates aus Ethylen und Maleinsäureanhydrid mit einem mittleren Molgewicht von 100.000. Nach beendeter Zugabe rührt man weitere 8 Stunden bei 900C. Man erhält eine homogene Lösung mit einem Feststoffgehalt von 13,6 %. Ein Teil der Lösung wird 48 Stunden gegen Wasser dialysiert und die im Dialyseschlauch verbleibende Lösung bis zur Trockene eingeengt. Die Schwefelanalyse ergibt einen Wert von 6,4 %.Example 4 In a 3 l stirred vessel with an internal thermometer, 195 Parts by weight of sulfanilic acid sodium salt at 90 ° C. with stirring in 2000 parts by weight of water solved. In the course of 15 minutes, 126 portions are added to the clear solution Parts by weight of an alternating copolymer of ethylene and maleic anhydride with an average molecular weight of 100,000. After the addition has ended, the mixture is stirred further 8 hours at 900C. A homogeneous solution with a solids content of 13.6%. Part of the solution is dialyzed against water for 48 hours and the part in the dialysis tube remaining solution concentrated to dryness. The sulfur analysis gives one Value of 6.4%.
Beispiel 5 In einem 6 1 - Autoklav mit Ankerrührer werden 3150 Gew.-Teile destilliertes Wasser und 692 Gew.-Teile Sulfanilsäure vorgelegt und unter Rühren (n = 100 U/Min.) auf 700C erhitzt. Innerhalb von 30 Minuten werden portionsweise 277 Gew.-Teile wasserfreies Kaliumcarbonat eingetragen. Nachdem 10 Minuten bei 700C und einer Drehzahl von 100 U/Min. gerührt wurde, trägt man innerhalb von 30 Minuten unter weiterem Rühren 504 Gew.-Teile eines alternierenden Copolymerisates aus Ethylen und Maleinsäureanhydrid mit einem mittleren Molgewicht von 100.000 ein. Hiernach wird der Autoklav verschlossen, evakuiert und zur Entfernung von Sauerstoffresten 3 mal mit 2 bar Stickstoff gespült.Example 5 In a 6 l autoclave with anchor stirrer, 3150 parts by weight Submitted distilled water and 692 parts by weight of sulfanilic acid and stirring (n = 100 rpm) 700C heated. Be within 30 minutes added a little at a time, 277 parts by weight of anhydrous potassium carbonate. After 10 Minutes at 700C and a speed of 100 rpm. was stirred, one carries within of 30 minutes with further stirring 504 parts by weight of an alternating copolymer from ethylene and maleic anhydride with an average molecular weight of 100,000. The autoclave is then closed, evacuated and removed to remove oxygen residues Purged 3 times with 2 bar nitrogen.
Unter Rühren erhitzt man 3 Stunden auf 900C und 2 Stunden auf 1800C. Nach Abkühlung erhält man 4420 Gew.-Teile einer Lösung mit einem Feststoffanteil von 28,5 Gew.-%.The mixture is heated to 90 ° C. for 3 hours and to 18 ° C. for 2 hours, while stirring. After cooling, 4420 parts by weight of a solution with a solids content are obtained of 28.5% by weight.
Das IR-Spektrum des isolierten Feststoffes deutet auf die gebildete Imidstruktur -hin.The IR spectrum of the isolated solid indicates the one formed Imide structure -hin.
Beispiel 6 In 1000 g NaCl-gesättigtes Wasser werden -42 g Attapulgit, 42 g Wyoming-Bentonit und 84 g Inert-Ton eingerührt. Die resultierende Schlämme wird 10 Minuten bei 4000 Upm mit einem Ultra-Thurrax-Rührer geschert und dann 16 Stunden stehengelassen.Example 6 In 1000 g of NaCl-saturated water, -42 g of attapulgite, 42 g Wyoming bentonite and 84 g inert clay are stirred in. The resulting sludge is sheared for 10 minutes at 4000 rpm with an Ultra-Thurrax stirrer and then 16 Left for hours.
Der Ansatz wird in die Teile A und B geteilt. Zu Teil A werden 1 % Wasser, zu Teil B 1 % des Produktes nach Beispiel 1 zugegeben und 10 Minuten gerührt.The approach is divided into parts A and B. Part A becomes 1% Water, 1% of the product according to Example 1, was added to part B and the mixture was stirred for 10 minutes.
Dann werden die scheinbare Viskosität, die Fließgrenze und der 30 min-API Wasserverlust nach API-Norn RP 13 B gemessen.Then the apparent viscosity, the yield point and the 30 min-API water loss according to API-Standard RP 13 B measured.
Anschließend werden beide Schlämme in verschlossenen Stahlbomben 16 Stunden bei 1400C unter Bewegung gealtert, wieder aufgerührt und die Daten erneut bestimmt. Es werden folgende Werte gefunden: Probe A Probe B Meßwert vor Altern nach Altern vor Altern nach Altern scheinbare 49 70 28,5 16 Viskosität (cP) Fließgrenze 345 288 34 38 (dyn/cm2) Wasserverlust 112 155 15 15 (ml) Beispiel 7 Es wird eine Schlämme nach Beispiel 6 hergestellt, wobei zusammen mit dem Inert-Ton noch 12 g CaSO4 als Gips zugegeben werden.Both slurries are then placed in sealed steel bombs 16 Aged hours at 1400C with movement, re-agitated and the data again certainly. The following values are found: Sample A Sample B Measured value before aging after aging before aging after aging apparent 49 70 28.5 16 viscosity (cP) yield point 345 288 34 38 (dyn / cm2) Water loss 112 155 15 15 (ml) Example 7 A Sludge prepared according to Example 6, with 12 g together with the inert clay CaSO4 can be added as plaster of paris.
Dann wird der Versuch wie in Beispiel 6 weitergeführt.The experiment is then continued as in Example 6.
Es werden folgende Daten ermittelt: Probe A Probe B Meßwert vor Altern nach Altern vor Altern nach Altern scheinbare 114,5 135 18,5 11,5 Viskosität (cP) Fließgrenze 850 920 4,8 14,4 (dyn/cm2) Wasserverlust 151 185 12 14 (ml) Die erfindungsgemäßen Produkte zeigen einen Verdünner-Effekt zur Verbesserung der Viskosität der Bohrspülmittel mit einem Fluid-Loss-Effekt zur Verhinderung eines Wasser-Verlustes der Bohrschlämme und sind insbesondere bei hohen Stabilitäten der Bohrmittel wirksam, wie die nachfolgende Tabelle zeigt: Produkt Verdünner Fluid Loss (erforderlicher Zusatz in Gew.-%) Produkt nach Bei- 0,1 - 0,5 % 2 - 4 % spiel 1 Chromlignosulfonate ca. 1 % geringer Effekt niedermolekulare ca. 2 % geringer Effekt Polyacrylsäuren bzw. deren Salze Carboxymethyl- kein Effekt 2 - 4 % cellulose Copolymerisat aus kein Effekt 2 - 4 % (Acrylamid, AMPS, Methyl-Vinylacetamid) HandelsproduktThe following data are determined: Sample A sample B measured value before aging after aging before aging after aging apparent 114.5 135 18.5 11.5 Viscosity (cP) yield point 850 920 4.8 14.4 (dyn / cm2) water loss 151 185 12 14 (ml) The products according to the invention show a thinning effect for improvement the viscosity of the drilling fluid with a fluid loss effect to prevent a Water loss of the drilling mud and are particularly with high stabilities of the Drilling agent effective, as the following table shows: Product Thinner Fluid Loss (required addition in% by weight) product according to the example 0.1-0.5% 2-4% game 1 Chromium lignosulfonate approx. 1% lower effect, low molecular weight approx. 2% lower Effect polyacrylic acids or their salts carboxymethyl - no effect 2 - 4% cellulose Copolymer of no effect 2 - 4% (acrylamide, AMPS, methyl vinyl acetamide) commercial product
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19833344469 DE3344469A1 (en) | 1983-12-08 | 1983-12-08 | Drilling aids |
Applications Claiming Priority (1)
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DE3344469A1 true DE3344469A1 (en) | 1985-06-20 |
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Family Applications (1)
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3344469A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4036660A (en) * | 1975-02-27 | 1977-07-19 | Calgon Corporation | Methods of using cementing compositions having improved flow properties, containing sulfonated copolymers of styrene-maleic anhydride |
-
1983
- 1983-12-08 DE DE19833344469 patent/DE3344469A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4036660A (en) * | 1975-02-27 | 1977-07-19 | Calgon Corporation | Methods of using cementing compositions having improved flow properties, containing sulfonated copolymers of styrene-maleic anhydride |
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